CuZn37. CuZn37. Inhalt. 6. Werkstoffbezeichnungen Allgemeine Informationen Chemische Zusammensetzung... 2

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1 Inhalt 1. Allgemeine Informationen Chemische Zusammensetzung Physikalische Eigenschaften Dichte Solidus- und Liquidustemperatur Längenausdehnungskoeffizient Spezifische Wärmekapazität Wärmeleitfähigkeit Spezifische elektrische Leitfähigkeit Spezifischer elektrischer Widerstand koeffizient des elektr. Widerstands Elastizitätsmodul Spezifische magnetische Suszeptibilität Kristallstruktur / Gefüge Mechanische Eigenschaften Festigkeitswerte bei Raumtemperatur Tieftemperaturverhalten Hochtemperaturverhalten Dauerschwingfestigkeit Normen Bänder und Bleche Rohre Stangen Drähte Schmiedestücke und Schmiedevormaterial Werkstoffbezeichnungen Bearbeitbarkeit Umformen und Glühen Spanbarkeit Verbindungstechniken Oberflächenbehandlung Korrosionsbeständigkeit Anwendungen Liefernachweis Literatur Index...11 Stand 2005 Hinweis: Durch Klicken auf die Überschriften können Sie direkt zu den entsprechenden Inhalten springen. CuZn37 Werkstoff-Datenblätter I 1

2 1. Allgemeine Informationen Werkstoff-Bezeichnung: CuZn37 Werkstoff-Nr.: CW508L (ehem.: ) CuZn37 ist die Hauptlegierung für Kaltumformung. Obgleich Kupfer-Zink-Legierungen mit noch geringeren Zinkgehalten besser kaltumformbar sind, wird hierzu vorwiegend CuZn37 verwendet. Ausschlaggebend sind dafür wirtschaftliche Gründe, da mit steigendem Kupfergehalt der Materialpreis steigt, andererseits CuZn37 den Ansprüchen der Weiterverarbeiter hinsichtlich Kaltumformbarkeit in vielen Fällen gerecht wird. 3.3 Längenausdehnungskoeffizient Längenausdehnungskoeffizient C K bei ,5 bei ,0 bei ,0 bei 50 19,0 von 20 bis ,0 bei ,0 bei ,0 von 20 bis ,0 von 20 bis ,0 von 20 bis ,0 3.4 Spezifische Wärmekapazität 2. Chemische Zusammensetzung - nach DIN EN - Legierungsbestandteile Massenanteil in % Cu Zn 62,0 bis 64,0 Rest Spezifische Wärmekapazität C J/(g K) bei 20 0,377 von 20 bis 300 0,404 von 20 bis 400 0,412 von 20 bis 500 0,427 Zulässige Beimengungen bis Massenanteil in % Ni Fe Pb Sn Al Sonstige zusammen 0,3 0,1 0,1 0,1 0,05 0,1 3. Physikalische Eigenschaften 3.1 Dichte Dichte C g/cm , Solidus- und Liquidustemperatur Solidustemperatur Liquidustemperatur C C I Deutsches Kupferinstitut

3 3.5 Wärmeleitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit C W/(m K) Spezifischer elektrischer Widerstand Spez. elektr. Widerstand C (Ω mm 2 )/m 20 0, , koeffizient des elektr. Widerstands 3.6 Spezifische elektrische Leitfähigkeit Spez. elektr. Leitfähigkeit C MS/m koeffizient des elektr. Widerstands C K ,0017 Gültig von 0 bis 100 C. 3.9 Elastizitätsmodul Elastizitätsmodul C kn/mm Anmerkung: 1 MS/m entspricht 1 m/(ω mm 2 ). Anmerkung: 1 kn/mm 2 entspricht 1 GPa. Werkstoff-Datenblätter I 3

4 3.10 Spezifische magnetische Suszeptibilität - bei 20 C - CuZn37 ist diamagnetisch, zeigt keinen Para- oder Ferromagnetismus. Die Suszeptibilität Χ liegt bei -0, cm 3 /g Kristallstruktur / Gefüge CuZn37 weist i.a. ein einheitliches Gefüge, bestehend aus α-mischkristallen, eine homogene Lösung von Zink in Kupfer im festen Zustand, auf und kristallisiert in einem kubisch-flächenzentrierten Gitter (α-messing). Es enthält aber je nach Abkühlungsbedingungen beim Herstellungsprozess auch geringe Anteile an β-mischkristallen, die in einem kubisch-raumzentrierten Gitter erstarren. 4. Mechanische Eigenschaften 4.1 Festigkeitswerte bei Raumtemperatur Bänder und Bleche - nach DIN EN Zustand Dicke Zugfestigkeit 0,2 %- Dehngrenze Bruchdehnung Härte Korngröße (Nennmaß) bis 2,5 mm für Dicken über 2,5 mm R m R p0,2 A 50mm A HV mm N/mm 2 N/mm 2 % % μm von bis min. max. min. min. min. max. min. max. R300 0, (max. 180) H055 0, G010 0,2 1 (410) (210) (30) G020 0,2 2 (360) (150) (40) G030 0,2 2 (340) (130) (40) G050 0,2 2 (330) (110) (40) R350 0, (min. 170) H095 0, R410 0, (min. 300) H120 0, R480 0, (min. 430) H150 0, R550 0, (min. 500) H170 0, Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm² entspricht 1 MPa. R3000/H055 = weich, ohne Korngrößenangabe; G010/G050 = weich, mit Korngrößenangabe; R350/H095 = halbhart; R410/H120 = hart; R480/H150 = federhart R550/H170 = doppelfederhart (gemäß Terminologie nach vormaliger DIN 17007). Bei Bestellung mit R-Zahl sind nur Festigkeit und 0,2%-Dehngrenze und Bruchdehnung für die Abnahme maßgebend. Bei Bestellung mit H-Zahl ist nur die Härte für die Abnahme maßgebend. Bei Bestellung mit G-Zahl ist nur die Korngröße für die Abnahme maßgebend. 4 I Deutsches Kupferinstitut

5 4.1.2 Rohre - nach DIN EN Zustand Wanddicke Zugfestigkeit 0,2 %-Dehngrenze Bruchdehnung Härte t R m R p0,2 A HV HB mm N/mm 2 N/mm 2 % max. min. min. max. min. min. max. min. max. M R300 1) H055 1) R H R H ) geglühter Zustand Anmerkung: 1 N/mm² entspricht 1 MPa Stangen - nach DIN EN Zustand Durchmesser, Schlüsselweite Zugfestigkeit 0,2 %- Dehngrenze Bruchdehnung 1) Härte (Nennmaß) R m R p0,2 A 100 A 11,3 A HB HV mm N/mm 2 N/mm 2 % % % von bis min. ungefähr min. min. min. min. max. min. max. M 2 80 wie gefertigt R (120) H R (300) H R (400) H ) Die Proben müssen DIN EN entsprechen, außer dass eine Messlänge von 200 mm nicht zulässig ist. Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa. Werkstoff-Datenblätter I 5

6 4.1.4 Drähte - nach DIN EN Zustand Durchmesser Zugfestigkeit 0,2 %- Dehngrenze Bruchdehnung (Nennmaß) R m R p0,2 A 100 A 11,3 A HV mm N/mm 2 N/mm 2 % % % Härte min. max. ungefähr min. min. min. min. max. M alle Maße wie gefertigt Frühere Zustandsbezeichnung 1) R360 von 0,1 bis 0, (160) R330 über 0,5 bis 1, (150) R300 über 1,5 bis 4, (140) H070 von 1,5 bis 4, R280 über 4,0 bis 20, (130) H065 über 4,0 bis 20, weich R420 von 0,1 bis 0, (280) (12) R380 über 1,5 bis 4, (260) (16) H105 von 1,5 bis 4, R370 über 4,0 bis 20, (250) - (20) (25) - - H095 über 4,0 bis 20, R510 von 0,1 bis 0, (420) R470 über 1,5 bis 4, (390) (5) H130 von 1,5 bis 4, R460 über 4,0 bis 8, (380) - (8) H135 über 4,0 bis 8, R610 von 0,1 bis 0, (610) R560 über 1,5 bis 4, (570) H160 von 1,5 bis 4, R550 über 4,0 bis 8, (550) H155 über 4,0 bis 8, halb-hart / hart R800 von 0,1 bis 0, (810) R750 über 0,5 bis 1, (760) R700 über 1,5 bis 4, (710) H190 von 1,5 bis 4, achtelhart viertelhart federhart 1) nur zur Information. Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa Strangpressprofile Strangpressprofile aus CuZn37 sind in DIN EN genormt Schmiedestücke Schmiedestücke aus CuZn37 sind in DIN EN genormt. 6 I Deutsches Kupferinstitut

7 4.2 Tieftemperaturverhalten Zeitstandwerte Festigkeitswerte Quelle: [4] Quelle: [1, 2] Kerbschlagzähigkeit - Hochtemperatur Kerbschlagzähigkeit - Tieftemperatur - Hierzu sind bisher nur folgende Angaben vorhanden. Untersucht wurden kaltgewalzte Stangen mit einem Durchmesser von 12,7 mm [2]. Kerbschlagzähigkeit in Nm/cm 2 : 66 bei 20 C 64 bei -41 C 4.3 Hochtemperaturverhalten Warmfestigkeit Quelle: [1] Quelle: [3] Werkstoff-Datenblätter I 7

8 4.4 Dauerschwingfestigkeit Bänder und Bleche Zustand Dauerschwingfestigkeit (Dicke: 0,51 mm) (10 8 Lastwechsel) N/mm 2 geglüht 95 bis 105 warmgewalzt 95 kaltgewalzt, 37,1 % 105 bis 135 kaltgewalzt, 60,5 % 120 kaltgewalzt, 68,7 % 140 bis 145 Quelle: [3] Anmerkung: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa Rohre Für Rohre mit Wanddicken über 0,2 mm ist die Dauerfestigkeit bei einem Lastwechsel von 10 8 mit 100 N/mm 2 für R 290 angegeben [5] Stangen 5. Normen 5.1 Bänder und Bleche DIN EN 1652 Kupfer und Kupferlegierungen - Platten, Bleche, Bänder, Streifen und Ronden zur allgemeinen Verwendung DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Feuerverzinnte Bänder WI: Kupfer und Kupferlegierungen - Elektrolytisch verzinnte Bänder 5.2 Rohre DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Nahtlose Rundrohre zur allgemeinen Verwendung 5.3 Stangen DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Stangen zur allgemeinen Verwendung DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Profile und Rechteckstangen zur allgemeinen Verwendung 5.4 Drähte DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Drähte zur allgemeinen Verwendung 5.5 Schmiedestücke und Schmiedevormaterial Quelle: [3] DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Vormaterial für Schmiedestücke DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Schmiedestücke Drähte Form Dauerschwingfestigkeit (Drähte 1,8 mm Ø) (10 8 Lastwechsel) N/mm 2 kaltgewalzt, 60 % 85 kaltgewalzt, 84 % 100 Quelle: [3] Anmerkung: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa. 8 I Deutsches Kupferinstitut

9 6. Werkstoffbezeichnungen Vergleich der Werkstoffbezeichnungen in verschiedenen Ländern (einschließlich ISO) *) Land Bezeichnung der Normung Werkstoffbezeichnung / -nummer Europa EN CuZn37 CW508L USA ASTM (UNS) C27200, C27400 Japan JIS C2700, C2720 Internationale Normung ISO CuZn37 Vormalige nationale Bezeichnungen Deutschland DIN CuZn Frankreich NF CuZn36 Großbritannien BS CZ 108 Italien UNI P-CuZn37 Schweden SS CuZn37, 5150 Schweiz SNV CuZn37 Spanien UNE CuZn37 C Spanbarkeit Zerspanbarkeitsindex: 35 (CuZn39Pb3 = 100) (Die angegebenen Zahlen sind keine festen Messwerte, sondern stellen relative Einstufungen dar. Angaben anderer Quellen können daher geringfügig nach oben oder unten abweichen.) Bei der groben Unterteilung der Kupferwerkstoffe hinsichtlich ihrer Spanbarkeit in drei Hauptgruppen wird CuZn37 der Gruppe II (mäßige Spanbarkeit) zugeordnet. Für eine weitere Abstufung innerhalb dieser Gruppe ist der Festigkeitszustand maßgebend, so hat CuZn37 im Zustand R 440 eine relativ bessere Spanbarkeit als im Zustand R 310. Die Spanform ist ungünstig, es treten je nach Spanungsparameter Wirr- oder Flachwendelspäne auf. Siehe dazu auch [6]. 7.3 Verbindungstechniken *) Die Toleranzbereiche der Zusammensetzung der in außereuropäischen Ländern genormten Legierungen sind nicht in allen Fällen gleich mit der Festlegung nach DIN EN. Gasschweißen Lichtbogenhandschweißen WIG-Schweißen MIG-Schweißen Widerstandsschweißen Schweißen gut weniger empfehlenswert mittel mittel gut 7. Bearbeitbarkeit 7.1 Umformen und Glühen Weichlöten Hartlöten Löten Umformen Kaltumformung Kaltumformgrad zwischen den max. 65 % Glühungen Warmumformung bereich gut 750 bis 850 C Glühen Weichglühen, Temp-Bereich 450 bis 650 C Entspannungsglühen, Temp-Bereich 200 bis 300 C Kleben geeignet Wenn das Schweißen nicht fachmännisch durchgeführt wird, kann eine hohe Zinkausdampfung wegen der niedrigen Verdampfungstemperatur (906 C) auftreten. Sie behindert die Sicht des Schweißers, verursacht Porosität und beeinträchtigt die Güte der Schweißnaht. CuZn37 weist aufgrund der einheitlichen Gefügeausbildung (α-mischkristall) eine gute Umformbarkeit auf. Daher ist die Legierung für die spanlose Umformung durch Tiefziehen, Drücken, Stauchen, Prägen und Biegen geeignet. Werkstoff-Datenblätter I 9

10 7.4 Oberflächenbehandlung 10. Liefernachweis mechanisch elektrolytisch / chemisch Polieren gut Nachweise von Herstellern und Händlern für Halbzeug aus CuZn37 können der Quelle [8] entnommen werden. 8. Korrosionsbeständigkeit Galvanisierbarkeit Eignung für Tauchverzinnung CuZn37 besitzt eine gute Beständigkeit gegenüber Wasser, Wasserdampf, verschiedenen Salzlösungen, vielen organischen Flüssigkeiten. Es kann jedoch unter bestimmten Bedingungen (Wässer mit hohem Cl-Gehalt und niedriger Karbonathärte) eine Korrosion in Form der "Entzinkung" auftreten. Ferner neigt dieser Werkstoff im kaltverformten Zustand unter äußeren und/oder inneren Zugspannungen bei gleichzeitiger Einwirkung gewisser Angriffsmittel (Ammoniak, Amine, Ammoniumsalze) zur "Spannungsrisskorrosion". Zugspannungen können auch nachträglich durch Einbau bzw. Weiterverarbeitung eingebracht werden. Durch eine Wärmebehandlung lässt sich eine Spannungsrisskorrosion vermeiden. Bereits Halbzeuge können im entspannten Zustand bezogen werden. Bauteile können einer Entspannungsglühung oder Weichglühung unterzogen werden [7]. 11. Literatur [1] Gillet, H. W., Impact Resistance and Tensile Properties of Metals at Subatmospheric es. Joint ASTM- ASME Research Committee on Effekt of e on the Properties of Metals. Projekt No. 13, Aug [2] Kupfer-Zink-Legierungen, Fachbuch, Deutsches Kupferinstitut, 1966, vergriffen. [3] Copper Data Sheet No. D7, CuZn37, Deutsches Kupferinstitut, [4] VDM, Materialprüfanstalt, private Mitteilung. [5] Chervet, E., Special Properties of some Copper Alloys Tubes in the Manufacture of Bourdon and Termometer Tubes. Pro Metal, No. 106, , [6] Richtwerte für die spanende Bearbeitung von Kupfer und Kupferlegierungen (DKI-Informationsdruck i.18). Deutsches Kupferinstitut, [7] Messing ja - Spannungsrißkorrosion muß nicht sein. Informationsbroschüre, Deutsches Kupferinstitut, [8] 9. Anwendungen Sanitärarmaturen, Badezimmerausstattungsteile Wasserkästen für Kfz-Kühler, Türkontaktschalter Kontaktteile in Schaltern, Stecker, Steckverbinder, Steckdosen und Relais Klemmen, Sicherungen, Schutzkontaktbügel, HF-Hohlleiter Kohlebürstenhalter, Pneumatikzylinder Leuchter, Lampenfassungen, Druckwalzen Schlangen- und Kugelketten, Metallschläuche Modelleisenbahnschienen, Teile für Blechblasinstrumente Orgelbauteile, Lyren, Cymbale, Tabletts, Schalen, Plaketten Schilder, Metalltische und -betten, Blenden, Zierleisten, Minen 10 I Deutsches Kupferinstitut

11 12. Index Allgemeine Informationen 2 Anwendungen 10 Chemische Zusammensetzung 2 Dauerschwingfestigkeit Bänder und Bleche 8 Drähte 8 Rohre 8 Stangen 8 Dichte 2 Elastizitätsmodul 3 Entspannungsglühen 9 Festigkeitswerte Bänder und Bleche 4 bei tiefen en 7 Drähte 6 Rohre 5 Schmiedestücke 6 Stangen 5 Strangpressprofile 6 Galvanisierbarkeit 10 Gasschweißen 9 Gefüge 4 Hartlöten 9 Kaltumformung 9 Kerbschlagzähigkeit 7 Kleben 9 Korrosionsbeständigkeit 10 Kristallstruktur 4 Längenausdehnungskoeffizient 2 Lichtbogenhandschweißen 9 Liefernachweis 10 Liquidustemperatur 2 Literatur 10 Löten 9 MIG-Schweißen 9 Normen Bänder und Bleche 8 Drähte 8 Rohre 8 Schmiedestücke und Schmiedevormaterial 8 Stangen 8 Oberflächenbehandlung 10 Polieren 10 Schweißen 9 Solidustemperatur 2 Spanbarkeit 9 Spez. elektrische Leitfähigkeit 3 Spez. elektrischer Widerstand 3 Spez. magnetische Suszeptibilität 4 Spez. Wärmekapazität 2 Tauchverzinnung 10 koeffizient des elektr. Widerstands 3 Verzinnung 10 Wärmeleitfähigkeit 3 Warmfestigkeit 7 Warmumformung 9 Weichglühen 9 Weichlöten 9 Werkstoffbezeichnungen 9 Widerstandsschweißen 9 WIG-Schweißen 9 Zeitstandwerte 7 Werkstoff-Datenblätter I 11